EP2219708A1 - Vorrichtung zum lösbaren kuppeln einer antriebsspindel mit der drückvorrichtung einer spritzenpumpe - Google Patents

Vorrichtung zum lösbaren kuppeln einer antriebsspindel mit der drückvorrichtung einer spritzenpumpe

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EP2219708A1
EP2219708A1 EP08859950A EP08859950A EP2219708A1 EP 2219708 A1 EP2219708 A1 EP 2219708A1 EP 08859950 A EP08859950 A EP 08859950A EP 08859950 A EP08859950 A EP 08859950A EP 2219708 A1 EP2219708 A1 EP 2219708A1
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EP
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coupling element
coupling
recess
pressing device
drive spindle
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Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
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    • F16D1/10—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially
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    • F16D1/10—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially
    • F16D2001/102—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially the torque is transmitted via polygon shaped connections

Definitions

  • the invention relates to a device for releasably coupling a drive spindle with the pressing device of a syringe pump.
  • a (possibly pre-filled) syringe is inserted into the syringe pump so that the syringe barrel is held by the housing of the syringe pump.
  • the syringe plunger which is pressed into the cylinder for delivery of the syringe contents, is actuated by a slide.
  • a spindle drive is provided, which converts the rotational movement of the drive in a translational movement.
  • the drive is decoupled from the pressing device.
  • DE 38 38 465 A1 describes a syringe pump in which a coupling element is provided in order to avoid engagement and disengagement of the drive elements.
  • the coupling element which may consist of two gears or a nut, is permanently engaged with the drive spindle and is blocked or released via brake elements.
  • the brake elements are actuated against the action of a spring by an actuating button via a brake pipe.
  • the gears that interact with the drive spindle are thus blocked by the brake elements in the normal state.
  • the brake elements can be released via the actuating button in order to release the gears.
  • the actuating button is released and the spring pushes the brake tube back to the starting position, in which the brake elements block the gears.
  • a disadvantage of this device is that when coupling always a force directly on the threads of the drive spindle and the drive unit (mother or gears) acts. Due to the high flank pressure and due to the inevitable angular play between the flanks wear is great, which in the long run the precision of the pump is compromised. In addition, the braking elements that lock the gears via friction, a relatively large wear.
  • the object of the invention is thus to provide a device according to the preamble, which allows for long periods of high accuracy of the syringe pump, even if high torques are transmitted.
  • a preferred embodiment of the invention is that are provided as a means for coupling the drive spindle to the drive a first coupling element with a recess and a second coupling element with a corresponding polygonal-shaped projection for engagement in the recess.
  • first coupling element with a recess which may be referred to as a "coupling bell"
  • second coupling element with a projection for engaging the recess of the first coupling element In the coupled state, the projection is engaged in the recess, in the uncoupled state, it is not engaged.
  • the first coupling element is formed on the drive spindle and the second coupling element on the drive.
  • the first coupling element is formed on the drive and the second coupling element on the drive spindle.
  • the recess and the projection are each formed polygonal.
  • the polygonal shaped projection of the second coupling element engages during the Kuppeins in the polygonally shaped recess of the first coupling element, so that a positive connection between the drive spindle and the drive is formed.
  • the power transmission is thus directly on the drive spindle and not a thread, which is subject to heavy wear. Therefore, higher torques can be transmitted while reducing the angular play.
  • a preferred embodiment of the invention is that the recess are formed as a hexagon socket and the projection as an external hexagon.
  • Hexagon (here: a recess or a projection, each having the shape of a regular hexagon) are easy to produce and at the same time allow the transmission of high torques.
  • a development of the invention is that the recess are formed as a hexalobular and the projection as a hexalobular.
  • This design as a six-round (six-pointed star with rounded tips and corners, so a waveform, as it is known from Torx® screw driving profiles) allows optimal power transmission.
  • the wave profile also facilitates the engagement of the second coupling element in the first coupling element.
  • the means for positive coupling are formed as tapered coupling elements. This means that there is no or only a slight positive engagement in the entry region of the coupling elements and only with increasing entry depth, so progressing coupling process of complete positive engagement is achieved. Ideal in this context is a linear increase of the positive connection from the inlet region to the maximum positive locking, which should be reached after about one third of the depth of the recess in order not to reduce the transmittable torque too much.
  • the mecanicsechsrund in the region of the opening of the recess is not formed or only to a small extent and takes only with increasing depth (about one third of the depth of the recess) a Form that corresponds essentially to the hexalobular (plus the required tolerance).
  • the same can also apply to the hexalobular.
  • the torque transmitting edge is thus less pronounced and / or rounded in the inlet region of the recess or the projection, which facilitates the engagement of the projection in the recess. This ensures that even when not exactly superimposed overlap of projection and recess during the coupling process, a gentle engagement takes place.
  • Fig. 3 is a sectional view of a coupling device according to the
  • the first coupling element 1 has a polygonal-shaped recess 2, which in the present example is designed as a hexalobular recess (according to ISO 10664-30, corresponding to an mecanictorx® design). It is advantageous that the mecanicsechsrund is tapered, ie that with increasing depth of the recess 2, the shape of the hexalobular is increasingly pronounced (preferably linearly increasing) until finally the hexalobular is fully formed. This ensures that, regardless of the position of the first coupling element 1 to the second coupling element 3 is in each case a soft engagement. The depth over which the hexalobular runs may vary according to requirements but should not exceed one third of the hexalobular not to reduce the transmissible torque too much.
  • the first coupling element 1 has a bore through which the drive spindle extends.
  • the corresponding second coupling element 3 is shown in FIGS. 2a, 2b and 2c.
  • a trained as suitssechsrund projection 4 is provided, the outer dimensions substantially (up to the tolerance) corresponds to the internal dimensions of the hexalobular of the first coupling element 1 and is thus formed for positive engagement in the same.
  • the second coupling element 3 also has a central bore in order to be able to apply it to the drive spindle.
  • the projection may be formed tapering or both the recess and the projection.
  • a coupling device according to the invention is shown.
  • the lower end of a drive spindle 10 is axially rotatably mounted in a bearing housing 11 by means of a ball bearing 12.
  • An outer hexagon 13, which has a through hole, is pushed onto the lower end of the drive spindle 10 and fixed by a Verestiftung 14 at her.
  • a hexalobular recess 15 is displaceably arranged axially along the drive spindle 10 by means of a sliding bearing 16.
  • the external hexagon 13 is designed to engage in the hexalobular recess 15.
  • a spring 17 presses in the normal state, the hexalobular 15 in the intendsechsrund 13, so that the inner six-round 15 and six-o-half 13 are engaged engaging.
  • the hexalobular 15 can be solved via a pivot lever 18 against the action of the spring 17 from the engagement with the hexalobular 13 and thus a rapid axial displacement of the pressing device for the syringe (not shown) are possible.
  • the pivot lever 18 is actuated by the compression of the lever 19 (against the action of another spring), at the ends 20 of the syringe plunger is held.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum lösbaren Kuppeln einer Antriebsspindel mit der Drückvorrichtung einer Spritzenpumpe. Um eine derartige Vorrichtung zu schaffen, die auch über lange Zeiträume eine große Genauigkeit der Spritzenpumpe ermöglicht, auch wenn hohe Drehmomente übertragen werden, wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, daß Mittel (1, 2) zum formschlüssigen Kuppeln der Antriebsspindel mit der Drückvorrichtung vorgesehen sind.

Description

BESCHREIBUNG
Vorrichtung zum lösbaren Kuppeln einer Antriebsspindel mit der Drückvorrichtung einer Spritzenpumpe
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum lösbaren Kuppeln einer Antriebsspindel mit der Drückvorrichtung einer Spritzenpumpe.
Bei den bekannten Spritzenpumpen wird eine (eventuell vorbefiillte) Spritze in die Spritzenpumpe so eingelegt, daß der Spritzenzylinder vom Gehäuse der Spritzenpumpe gehalten wird. Der Spritzenkolben, der zur Abgabe des Spritzeninhaltes in den Zylinder hineingedrückt wird, wird von einem Schieber betätigt. Um den Schieber relativ zum Gehäuse der Spritzenpumpe zu bewegen, ist ein Spindelantrieb vorgesehen, der die Rotationsbewegung des Antriebs in eine Translationsbewegung umsetzt.
Um beim Einlegen verschiedener Spritzengrößen oder unterschiedlich weit aufgezogener Spritzen den Schieber schnell bis zum Anschlag des Spritzenzylinders unter Umgehung des Antriebs bewegen zu können, wird der Antrieb von der Drückvorrichtung entkoppelt.
Die DE 38 38 465 Al beschreibt eine Spritzenpumpe, bei der ein Kupplungselement vorgesehen ist, um ein Ein- und Ausrasten der Antriebselemente zu vermeiden. Das Kupplungselement, das aus zwei Zahnrädern oder aus einer Mutter bestehen kann, ist permanent mit der Antriebsspindel im Eingriff und wird über Bremselemente blockiert bzw. freigegeben. Die Bremselemente werden gegen die Wirkung einer Feder von einem Betätigungsknopf über ein Bremsrohr betätigt. Die Zahnräder, die mit der Antriebsspindel zusammenwirken, werden also durch die Bremselemente im Normalzustand blockiert. Über den Betätigungsknopf können die Bremselemente gelöst werden, um die Zahnräder freizugeben. Wenn der Schieber in Position ist, wird der Betätigungsknopf losgelassen und die Feder drückt das Bremsrohr wieder in die Ausgangsstellung, in der die Bremselemente die Zahnräder blockieren. Nachteilig ist bei dieser Vorrichtung, daß beim Kuppeln immer eine Kraft direkt auf die Gewinde der Antriebsspindel und der Antriebseinheit (Mutter bzw. Zahnräder) einwirkt. Durch die hohe Flankenpressung und aufgrund des zwangsläufig vorhandenen Winkelspiels zwischen den Flanken ist der Verschleiß groß, was auf die Dauer die Präzision der Pumpe beeinträchtigt. Zudem unterliegen die Bremselemente, die über Reibschluß die Zahnräder blockieren, einer relativ großen Abnutzung.
Aus der US 4,465,475 A ist eine kraftschlüssige Kupplung bekannt. Hier wird durch Betätigen eines Knopfes die Antriebsspindel in eine Richtung freigegeben. Ein Ring, der als Käfig für zwei Nadeln dient, wird durch die Knopfbetätigung gedreht und die Nadeln können entweder frei rotieren oder werden gegen die Antriebsspindel gepreßt und blockieren deren Rotationsbewegung. Dieser Aufbau ist jedoch kompliziert und ermöglicht zudem (durch Drehen eines Stellrades) eine Bewegung in Arbeitsrichtung der Drückvorrichtung, auch wenn der Knopf nicht gedrückt ist. Dies könnte zur unbeabsichtigten Abgabe des zu infundierenden Mittels führen, was nicht erwünscht ist.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff zu schaffen, die auch über lange Zeiträume eine große Genauigkeit der Spritzenpumpe ermöglicht, auch wenn hohe Drehmomente übertragen werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Mittel zum formschlüssigen Kuppeln der Antriebsspindel mit dem Antrieb vorgesehen sind.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß als Mittel zum Kuppeln der Antriebsspindel mit dem Antrieb ein erstes Kupplungselement mit einer Ausnehmung und ein zweites Kupplungselement mit einem entsprechend polygonal geformten Vorsprung zum Eingriff in die Ausnehmung vorgesehen sind.
Einerseits liegen also ein erstes Kupplungselement mit einer Ausnehmung (das als „Kupplungsglocke" bezeichnet werden kann), und ein zweites Kupplungselement mit einem Vorsprung zum Eingriff in die Ausnehmung des ersten Kupplungselementes, vor. Dieses zweite Kupplungselement kann als „Kupplungsmitnehmer" bezeichnet werden. Im gekuppelten Zustand ist der Vorsprung in Eingriff in der Ausnehmung, im ungekuppelten Zustand ist er nicht in Eingriff. Bei einer ersten Ausbildung der Erfindung ist das erste Kupplungselement an der Antriebsspindel und das zweite Kupplungselement an dem Antrieb ausgebildet.
Bei einer zweiten Ausbildung der Erfindung ist das erste Kupplungselement an dem Antrieb und das zweite Kupplungselement an der Antriebsspindel ausgebildet.
Hierbei ist es vorteilhaft, daß die Ausnehmung und der Vorsprung jeweils polygonal ausgebildet sind.
Der polygonal geformte Vorsprung des zweiten Kupplungselementes greift während des Kuppeins in die polygonal geformte Ausnehmung des ersten Kupplungselementes ein, so daß eine formschlüssige Verbindung zwischen der Antriebsspindel und dem Antrieb ausgebildet wird. Die Kraftübertragung erfolgt somit direkt auf die Antriebsspindel und nicht über ein Gewinde, welches einer starken Abnutzung unterliegt. Daher können höhere Drehmomente übertragen werden und gleichzeitig das Winkelspiel reduziert werden.
Eine bevorzugte Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß die Ausnehmung als Innensechskant und der Vorsprung als Außensechskant ausgebildet sind.
Sechskante (hier: eine Ausnehmung bzw. ein Vorsprung, die jeweils die Form eines regelmäßigen Sechsecks aufweisen) sind leicht herstellbar und ermöglichen gleichzeitig die Übertragung hoher Drehmomente.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Ausnehmung als Innensechsrund und der Vorsprung als Außensechsrund ausgebildet sind.
Diese Ausgestaltung als Sechsrund (sechszackiger Stern mit abgerundeten Spitzen und Ecken, also einer Wellenform, wie sie von Torx®-Scnrauben-Mitnahmeprofilen bekannt ist) ermöglicht eine optimale Kraftübertragung. Das Wellenprofil erleichtert zudem das Eingreifen des zweiten Kupplungselementes in das erste Kupplungselement.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, daß die Mittel zum formschlüssigen Kuppeln als zulaufende Kupplungselemente ausgebildet sind. Dies bedeutet, daß im Eintrittsbereich der Kupplungselemente kein oder lediglich ein geringfügiger Formschluß besteht und erst mit zunehmender Eintrittstiefe, also fortschreitendem Kupplungsvorgang der vollständige Formschluß erreicht wird. Ideal ist in diesem Zusammenhang ein linearer Anstieg des Formschlusses vom Eintrittsbereich bis hin zum maximalen Formschluß, der nach etwa einem Drittel der Tiefe der Ausnehmung erreicht sein sollte, um das übertragbare Drehmoment nicht zu sehr zu reduzieren.
Beispielsweise bei einer Ausbildung des ersten und des zweiten Kupplungselementes als Innen- bzw. Außensechsrund ist der Innensechsrund im Bereich der Öffnung der Ausnehmung noch nicht oder nur in geringem Maße ausgebildet und nimmt erst mit zunehmender Tiefe (etwa bei einem Drittel der Tiefe der Ausnehmung) eine Form an, die im wesentlichen dem Außensechsrund (zuzüglich der erforderlichen Toleranz) entspricht. Entsprechendes kann auch für den Außensechsrund gelten. Die das Drehmoment übertragende Kante ist also im Eintrittsbereich der Ausnehmung bzw. des Vorsprungs weniger ausgeprägt und/oder abgerundet, was den Eingriff des Vorsprungs in die Ausnehmung erleichtert. Hierdurch wird erreicht, daß auch bei nicht exaktem Übereinanderliegen von Vorsprung und Ausnehmung beim Kupplungsvorgang ein sanftes Einkuppeln erfolgt.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert.
Es zeigen
Fig. Ia, Ib und Ic Darstellungen des ersten Kupplungselementes in geschnittener Darstellung, in Draufsicht und in perspektivischer Ansicht,
Fig. 2a, 2b, und 2c Darstellungen des zweiten Kupplungselementes in geschnittener Darstellung, in Draufsicht und in perspektivischer Ansicht,
Fig. 3 eine geschnittene Darstellung einer Kupplungsvorrichtung gemäß der
Erfindung. Wie aus den Fig. Ia, Ib und Ic ersichtlich, weist das erste Kupplungselement 1 eine polygonal geformte Ausnehmung 2 auf, die im vorliegenden Beispiel als Innensechsrund (gemäß ISO 10664-30, entsprechend einer Innentorx®- Ausbildung) ausgestaltet ist. Hierbei ist es vorteilhaft, daß der Innensechsrund zulaufend ausgebildet ist, d.h. daß mit zunehmender Tiefe der Ausnehmung 2 die Form des Innensechsrundes immer stärker ausgeprägt ist (vorzugsweise linear ansteigend), bis schließlich der Innensechsrund voll ausgebildet ist. Hierdurch wird erreicht, daß unabhängig von der Stellung des ersten Kupplungselementes 1 zu dem zweiten Kupplungselement 3 jeweils ein weiches Einkuppeln erfolgt. Die Tiefe, über die der Innensechsrund zuläuft, kann je nach den Anforderungen variieren, sollte jedoch ein Drittel des Innensechsrundes nicht überschreiten, damit das übertragbare Drehmoment nicht zu stark vermindert wird. Das erste Kupplungselement 1 weist eine Bohrung auf, durch die sich die Antriebsspindel erstreckt.
Das entsprechende zweite Kupplungselement 3 ist in den Fig. 2a, 2b und 2c dargestellt. Bei diesem ist beim vorliegenden Beispiel ein als Außensechsrund ausgebildeter Vorsprung 4 vorgesehen, dessen Außenmaße im wesentlichen (bis auf die Toleranz) den Innenmaßen des Innensechsrundes des ersten Kupplungselementes 1 entspricht und der somit zum formschlüssigen Eingriff in derselben ausgebildet ist. Das zweite Kupplungselement 3 weist ebenfalls eine zentrale Bohrung auf, um es auf die Antriebsspindel aufbringen zu können. Selbstverständlich kann auch der Vorsprung zulaufend ausgebildet sein bzw. sowohl die Ausnehmung als auch der Vorsprung.
Beim Kupplungsvorgang zwischen der Antriebsspindel und der Drückvorrichtung tritt der als Außensechsrund ausgebildete Vorsprung 4 des zweiten Kupplungselementes 3 in die Ausnehmung 2 des ersten Kupplungselementes 1 ein und es bildet sich mit zunehmender Eindringtiefe ein sicherer Formschluß zwischen dem Außensechsrund des zweiten Kupplungselementes 3 und dem Innensechsrund des ersten Kupplungselementes 1 aus.
In Fig. 3 ist eine Kupplungsvorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Das untere Ende einer Antriebsspindel 10 ist in einem Lagergehäuse 11 mittels eines Kugellagers 12 axial drehbar gelagert. Ein Außensechsrund 13, der eine Durchgangsbohrung aufweist, ist auf das untere Ende der Antriebsspindel 10 aufgeschoben und mittels einer VerStiftung 14 an ihr befestigt.
Diesem Außensechsrund 13 gegenüberliegend ist ein Innensechsrund 15 mittels eines Gleitlagers 16 axial entlang der Antriebsspindel 10 verschiebbar angeordnet. Der Außensechsrund 13 ist zum Eingriff in den Innensechsrund 15 ausgebildet. Eine Feder 17 drückt im Normalzustand das Innensechsrund 15 in das Außensechsrund 13, so daß Innensechsrund 15 und Außensechsrund 13 kuppelnd in Eingriff sind.
Um die Antriebsspindel 10 (und somit den Antrieb) von der Drückvorrichtung zu entkoppeln, kann das Innensechsrund 15 über einen Schwenkhebel 18 gegen die Wirkung der Feder 17 aus dem Eingriff mit dem Außensechsrund 13 gelöst und damit ein schnelles axiales Verschieben der Drückvorrichtung für die Spritze (nicht dargestellt) ermöglicht werden. Der Schwenkhebel 18 wird durch das Zusammendrücken der Hebel 19 (gegen die Wirkung einer weiteren Feder), an deren Enden 20 der Spritzenkolben gehaltert ist, betätigt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zum lösbaren Kuppeln einer Antriebsspindel mit der Drückvorrichtung einer Spritzenpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum formschlüssigen Kuppeln der Antriebsspindel mit der Drückvorrichtung vorgesehen sind.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zum Kuppeln der Antriebsspindel mit der Drückvorrichtung ein erstes Kupplungselement mit einer Ausnehmung und ein zweites Kupplungselement mit einem entsprechend polygonal geformten Vorsprung zum Eingriff in die Ausnehmung vorgesehen sind.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kupplungselement an der Antriebsspindel und das zweite Kupplungselement an der Drückvorrichtung ausgebildet ist.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kupplungselement an der Drückvorrichtung und das zweite Kupplungselement an der Antriebsspindel ausgebildet ist.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung und der Vorsprung jeweils polygonal ausgebildet sind.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung als Innensechskant und der Vorsprung als Außensechskant ausgebildet sind.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung als Innensechsrund und der Vorsprung als Außensechsrund ausgebildet sind.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum formschlüssigen Kuppeln als zulaufende Kupplungselemente ausgebildet sind.
EP08859950.1A 2007-12-11 2008-11-07 Vorrichtung zum lösbaren kuppeln einer antriebsspindel mit der drückvorrichtung einer spritzenpumpe Active EP2219708B1 (de)

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